有機合成による常磁性内包フラーレンの創成

• 研究課題/領域番号: 24655027
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 有機化学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 村田 靖次郎 京都大学, 化学研究所, 教授 (40314273)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2013年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2012年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
• キーワード: 有機合成 / 常磁性 / 内包フラーレン / フラーレン / 開口フラーレン / 窒素分子 / 酸素分子 / 水分子 / 硫黄

研究概要

開口フラーレン誘導体を合成し、その開口部サイズを拡大させる反応を見出すことにより、常磁性分子を内部に挿入出来るほどの大きさをもつ開口部を実現させた。その開口部は窒素分子ならびに酸素分子が通過できるほど大きなものであり、実際にこれらの分子を導入することに成功した。一方、ヘリウム原子内包フラーレンに窒素原子を後から挿入することにより、ヘリウム原子と窒素原子が同時に内包されたフラーレンを発生させた。

研究成果

• [雑誌論文] Catalytic Stereodivergent Functionalization of H2@C60 (2014)
  • 著者名/発表者名: Maroto, E. E.; Izquierdo, M.; Filippone, S.; Murata, M.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Martin, N.
  • 雑誌名: Chem. Commun. 巻: 50 号: 6 ページ: 740-742
  • DOI: 10.1039/c3cc46999a
  • 査読あり
• [雑誌論文] “A Cubic Dipole Lattice of Water Molecules Trapped Inside Carbon Cages” (2014)
  • 著者名/発表者名: S.Aoyagi
  • 雑誌名: Chem.Commun. 巻: 50 号: 5 ページ: 524-526
  • DOI: 10.1039/c3cc46683c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Paramagnet Enhanced Nuclear Spin Relaxation in H_2O@Open-C_<60> and H_2@Open-C_<60> (2013)
  • 著者名/発表者名: Li, Y.; Lei, X.; Chen, J. Y.-C.; Murata, Y.; Turro, N. J.; Lawler
  • 雑誌名: R. G. Org. Lett. 巻: 15 号: 18 ページ: 4746-4749
  • DOI: 10.1021/ol402111x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Magnetic Resonance of Hydrogen Molecules Trapped inside C_<70> Fullerene Cages (2013)
  • 著者名/発表者名: Mamone, S.; Concistre, M.; Heinmaa, I.; Carravetta, M.; Kuprov, I.; Wall, G.; Denning, M.; Lei, X.; Chen, J. Y.-C.; Li, Y.; Murata, Y.; Turro, N. J.; Levitt
  • 雑誌名: M. H. ChemPhysChem 巻: 14 号: 13 ページ: 3121-3130
  • DOI: 10.1002/cphc.201300269
  • 査読あり
• [雑誌論文] Nuclear Spin Isomers of Guest Molecules in H_2@C_<60>, H_2O@C_<60> and Other Endofullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Chen, J. Y.-C.; Li, Y.; Frunzi, M.; Lei, X.; Murata, Y.; Lawler, R.G.; Turro, N. J. Phil
  • 雑誌名: Trans. R. Soc. 巻: 371,20120429 号: 1998 ページ: 16-16
  • DOI: 10.1098/rsta.2012.0429
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of Fullerene Derivatives as Rolling Journals in a Finite Carbon Nanotube Bearing (2013)
  • 著者名/発表者名: Hitosugi, S.; Iizuka, R.; Yamasaki, T.; Zhang, R.; Murata, Y.; Isobe, H.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 15 号: 13 ページ: 3199-3201
  • DOI: 10.1021/ol400982r
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and X-Ray Structure of Endohedral Fullerene C60 Dimer Encapsulating a Water Molecule in Each C60 Cage (2013)
  • 著者名/発表者名: Zhang, R.; Murata, M.; Wakamiya, A.; Murata, Y.
  • 雑誌名: Chem. Lett. 巻: 42 号: 8 ページ: 879-881
  • DOI: 10.1246/cl.130358
  • NAID: 10031189282
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expansion of Orifices of Open C60 Derivatives and Formation of an Open C59S Derivative by Reaction with Sulfur (2013)
  • 著者名/発表者名: Futagoishi, T.; Murata, M.; Wakamiya, A.; Sasamori, T.; Murata, Y.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 15 号: 11 ページ: 2750-2753
  • DOI: 10.1021/ol401083c
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis and photovoltaic properties of acceptor materials based on the dimerization of fullerene C_60 for use in efficient polymer solar cells (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太
  • 雑誌名: Chemical Communications 巻: (印刷中) 号: 35 ページ: 3670-3672
  • DOI: 10.1039/c3cc41084f
  • 査読あり
• [雑誌論文] X-ray observation of a helium atom and placing a nitrogen atom inside He＠C_60 and He＠C_70 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 号: 1 ページ: 1554-1554
  • DOI: 10.1038/ncomms2574
  • 査読あり
• [雑誌論文] Recognition of Hydrogen Isotopomers by an Open-Cage Fullerene (2013)
  • 著者名/発表者名: Murata, Y.; Chuang, S.-C.; Tanabe, F.; Murata, M.; Komatsu, K.
  • 雑誌名: Phil. Trans. R. Soc. A 巻: 371 号: 1998 ページ: 20110629-20110629
  • DOI: 10.1098/rsta.2011.0629
  • 査読あり
• [雑誌論文] Synthesis, Isomer Count, and Nuclear Spin Relaxation of H2O@Open-C60 Nitroxide Derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: Li, Y.; Lei, X.; Lawler, R. G.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Turro, N. J.
  • 雑誌名: Org. Lett. 巻: 14 号: 15 ページ: 3822-3825
  • DOI: 10.1021/ol3013155
  • 査読あり
• [雑誌論文] Quantum Rotation of Ortho and Para-water Encapsulated in a Fullerene Cage, Beduz, C.; Carravetta (2012)
  • 著者名/発表者名: Beduz, C.; Carravetta, M.; Chen, J. Y.-C.; Concistre, M.; Denning, M.; Frunzi, M.; Horsewill, A. J.; Johannessen, O. G.; Lawler, R.; Lei, X.; Levitt, M. H.; Li, Y.; Mamone, S.; Murata, Y.; Nagel, U.; Nishida, T.; Ollivier, J.; Rols, S.; Room, T.; Sarker, R.; Turro, N. J.; Yang, Y
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. USA 巻: 109 号: 32 ページ: 12894-12898
  • DOI: 10.1073/pnas.1210790109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Planarized Triarylboranes : Stabilization by Structural Constraint and Their Plane-to-Bowl Conversion (2012)
  • 著者名/発表者名: Zhiguo Zhou, Atsushi Wakamiya, Tomokatsu Kushida, Shigehiro Yamaguchi
  • 雑誌名: Journal of The American Chemical Society 巻: 134 号: 10 ページ: 4529-4532
  • DOI: 10.1021/ja211944q
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparison of Nuclear Spin Relaxation of H2O@C60 and H2@C60 and Their Nitroxide Derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: Li, Y.; Chen, J.; Lei, X.; Lawler, R.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Turro, N.
  • 雑誌名: J. Phys. Chem. Lett. 巻: 3 号: 9 ページ: 1165-1168
  • DOI: 10.1021/jz3002794
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inelastic Neutron Scattering Investigations of the Quantum Molecular Dynamics of a H2 Molecule Entrapped inside a Fullerene Cage (2012)
  • 著者名/発表者名: Horsewill, A. J.; Levitt, M. H.; Murata, Y.; Komatsu, K.; Turro, N. J. et al.,
  • 雑誌名: Phys. Rev. B 巻: 85 号: 20 ページ: 205440-205440
  • DOI: 10.1103/physrevb.85.205440
  • 査読あり
• [学会発表] X-ray Structure and Reaction of a Precursor for Endohedral C_<59>N (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshifumi Hashikawa, 他
  • 学会等名: Institute for Chemical Research International Symposium 2014
  • 発表場所: Obaku Plaza, Kyoto University, Uji, Japan
  • 年月日: 2014-10-12
• [学会発表] フラーレンC_<60>のケトラクタム誘導体における開口部拡大反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋川祥史, 他
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] ケトラクタム構造をもつ新しい開口C_<60>誘導体の合成 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋川祥史, 他
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学伊藤謝恩ホール
• [学会発表] 巨大開口部をもつC60誘導体の合成と小分子内包体のX線構造 (2014)
  • 著者名/発表者名: 二子石師、村田理尚、若宮淳志、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] 13員環C70誘導体における開口部の構造変換 (2014)
  • 著者名/発表者名: 張鋭、村田理尚、若宮淳志、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] フラーレンC60のケトラクタム誘導体における開口部拡大反応 (2014)
  • 著者名/発表者名: 橋川祥史、村田理尚、若宮淳志、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第94春季年会
  • 発表場所: 名古屋大学
• [学会発表] Recent Progress on the Synthesis and Reaction of Novel Endofullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata
  • 学会等名: A Life in Science : A Meeting on Endofullerene Molecular Systems in Memory of Nicholas J. Turro
  • 発表場所: Department of Chemistry, Columbia University, New York, USA
  • 年月日: 2013-05-12
• [学会発表] 水内包フラーレンC_60の二量化とX線構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 張鋭, 他
  • 学会等名: 第9回有機元素化学セミナー
  • 発表場所: 京都大学宇治キャンパスきはだホール
• [学会発表] Organic Synthesis of Endohedral Fullerenes and Their Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata
  • 学会等名: 5th International Symposium on Emergence of Highly Elavoratedπ-Space and Its Function
  • 発表場所: Okazaki Conference Center, Higashiokazaki, Japan
• [学会発表] Novel Endohedral Fullerenes : Synthesis and Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata
  • 学会等名: The Third Symposium on "Carbon Nanoforms"
  • 発表場所: Madrid Institute for Advanced Studies in Nanoscience, Madrid, Spain
• [学会発表] 水分子内包フラーレンの結晶構造と誘電的性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青柳忍, 他
  • 学会等名: 本物理学会2013年秋期大会
  • 発表場所: 徳島大学
• [学会発表] 硫黄挿入反応を利用した新規開口C_<60>誘導体の合成と小分子内包体のX線構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 二子石師, 他
  • 学会等名: 第24回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 学習院大学目白キャンパス
• [学会発表] H_2O@C_<60>の固体反応ならびに[2+2]型二量体のX線構造 (2013)
  • 著者名/発表者名: 張鋭, 他
  • 学会等名: 第45回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] Synthesis and Reactions of Novel Endohedral Fullerenes (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata, 他
  • 学会等名: 15th International Symposium on Novel Aromatic Compounds
  • 発表場所: Taipei, Taiwan
• [学会発表] ヘリウム原子と窒素原子を内包したフラーレンの発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田靖次郎, 他
  • 学会等名: 新学術領域研究「高次π空間の創発と機能開発」第9回公開シンポジウム
  • 発表場所: シーサイドホテル舞子ビラ神戸、神戸
• [学会発表] ヘリウム内包フラーレンの有機合成ならびに2つの異種原子を内包したフラーレンの発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太, 他
  • 学会等名: 第44回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東京大学伊藤国際学術研究センター謝恩ホール
• [学会発表] Organic Synthesis of Endohedral Fullerenes and Their Reactions (2013)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata
  • 学会等名: 5th International Symposium on Emergence of Highly Elavorated pi-Space and Its Function
  • 発表場所: Higashiokazaki, Japan
  • 招待講演
• [学会発表] ヘリウム原子内包フラーレンの有機合成と新規異種原子内包フラーレンの発生 (2013)
  • 著者名/発表者名: 森中裕太、佐藤悟、若宮淳志、二川秀史、溝呂木直美、田辺史行、村田理尚、小松紘一、古川貢、加藤立久、永瀬茂、赤阪健、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
• [学会発表] 13員環開口部をもつ水内包C70誘導体の合成と性質 (2013)
  • 著者名/発表者名: 張鋭、村田理尚、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
• [学会発表] 硫黄挿入を鍵反応としたフラーレンC60への巨大開口部の構築と小分子の内包 (2013)
  • 著者名/発表者名: 二子石師、村田理尚、村田靖次郎
  • 学会等名: 日本化学会第93春季年会
  • 発表場所: 立命館大学 びわこ・くさつキャンパス
• [学会発表] 小分子内包フラーレンの有機合成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田靖次郎, 他
  • 学会等名: 奈良先端未来開拓コロキウム2012～分子、超分子から分子技術の時代へ～
  • 発表場所: 学際融合領域研究棟1号館1階「交流・カンファレンスルーム」、奈良先端科学技術大学院大学、奈良
• [学会発表] Synthesis and Photophysical Properties of Azafullerenes Directly Connected to an Organic Dye (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata, 他
  • 学会等名: 4th International Symposium on Emergence of Highly Elaboratedπ-Space and Its Function
  • 発表場所: Hamanako Royal Hotel, Hamamatsu, Japan
• [学会発表] Synthesis and Photovoltaic Properties of Dumbbell-Shaped Fullerene Derivatives (2012)
  • 著者名/発表者名: Michihisa Murata, 他
  • 学会等名: The Twelfth International Kyoto Conference on New Aspects of Organic Chemistry
  • 発表場所: Rihga Royal Hotel Kyoto, Kyoto, Japan
• [学会発表] ダンベル型フラーレン誘導体 : 有機薄膜太陽電池のモルフォロジー制御 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田理尚, 他
  • 学会等名: 23回基礎有機化学討論会
  • 発表場所: 京都テルサ、京都
• [学会発表] Synthesis of Endohedral Fullerene C_<60> Encapsulating a Single Molecule of Water (2012)
  • 著者名/発表者名: Kei Kurotobi, 他
  • 学会等名: 第43回フラーレン・ナノチューブ・グラフェン総合シンポジウム
  • 発表場所: 東北大学百周年記念会館川内萩ホール
• [学会発表] 17員環開口部をもつ新規フラーレン誘導体の合成と性質 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田靖次郎, 他
  • 学会等名: 新学術領域研究「高次π空間の創発と機能開発」第8回公開シンポジウム
  • 発表場所: ホテルアローレ、加賀
• [学会発表] ダンベル型フラーレン誘導体の合成と光電変換特性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 村田理尚, 他
  • 学会等名: 日本学術振興会産学協力研究委員会第9回「次世代の太陽光発電システム」シンポジウム
  • 発表場所: 京都テルサ
• [学会発表] Synthesis of Endohedral C_<60> Encapsulating a Water Molecule (2012)
  • 著者名/発表者名: Yasujiro Murata, 他
  • 学会等名: The 10th International Conference on Heteroatom Chemistry (ICHAC-10)
  • 発表場所: Obaku Plaza, Kyoto University, Kyoto, Japan
• [図書] Organic Synthesis of Endohedral Fullerenes Encapsulating Helium, Dihydrogen, and Water (2013)
  • 著者名/発表者名: Murata, M.; Murata, Y.; Komatsu, K. Organic Nanomaterials, Torres, T., Bottari, G. Eds
  • 出版者: Wiley-Blackwell, Oxford
• [図書] CSJカレントレビュー「未来材料を創出するπ電子系の科学」 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田靖次郎
  • 出版者: 化学同人
• [図書] 高次π空間の創発と機能開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 村田靖次郎
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] Organic Nanomaterials (2013)
  • 著者名/発表者名: Murata, M.; Murata, Y.; Komatsu, K.
  • 総ページ数: 16
  • 出版者: Wiley-Blackwell, Oxford
• [備考]
  • URL: http://www.scl.kyoto-u.ac.jp/~kouzou/index.html